Chinesische Wissenschaftler enthüllen einen RISC-V-Prozessor ohne Silizium

Ein Team von Wissenschaftlern aus China hat den RV32-WUJI vorgestellt, einen experimentellen 32-Bit-Prozessor, der auf der RISC-V-Architektur basiert. Was diesen Chip auszeichnet, ist die Verwendung von Molybdändisulfid (MoS₂) — einem zweidimensionalen Material, das nur wenige Atome dick ist und als potenzielle Alternative zu Silizium in der Mikroelektronik erforscht wird.

Im Gegensatz zu Graphen, das ein Leiter ist, hat MoS₂ Halbleitereigenschaften, was es entscheidend für das Transistordesign macht. Die Forscher überwanden Skalierungsherausforderungen, indem sie große Blätter dieses Materials auf einem Saphirsubstrat zogen und 5.900 Transistoren in den Prozessor integrierten. Obwohl die Taktrate weit von der praktischen Anwendung für Mainstream-Geräte entfernt ist, eröffnet sie Möglichkeiten für ultra-niedrigenergieverbrauchende Anwendungen wie IoT-Sensoren, bei denen die Batterielebensdauer wichtiger ist als die Rohleistung.

Ein Durchbruch des Projekts war die Anpassung von MoS₂ an bestehende Halbleiterfertigungsmethoden. Anstelle der traditionellen Siliziumdotierung verwendete das Team Aluminium- und Goldverbindungen, um das Verhalten der Transistoren fein abzustimmen. KI-gestützte Optimierung verbesserte zudem die Zuverlässigkeit des Chips und erreichte eine beeindruckende Genauigkeit von 99,8 % in der Transistorfunktion.

Wissenschaftler erkennen an, dass MoS₂ in naher Zukunft Silizium nicht ersetzen wird, aber es könnte sich in spezialisierten Anwendungen einen Platz schaffen. Zukünftige Forschungen werden sich auf die Verbesserung der Stabilität von Multi-Bit-Komponenten und die Erhöhung der Taktraten konzentrieren. Dieses Projekt markiert einen der ersten echten Schritte in Richtung 2D-materialbasierter Elektronik und zeigt, wie alternative Halbleiter die Grenzen der Mikroelektronik erweitern könnten, während sie die Kompatibilität mit bestehenden Fertigungsprozessen aufrechterhalten.